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기만기 적용 고무 O-ring의 온도에 따른 가속수명시험을 통한 수명예측에 관한 연구
조희진(Hee-Jin Jo),김민우(Minwoo Kim),곽혜림(Hyerim Gwak) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.10
어뢰회피용 기만기는 수중에서 적 어뢰의 공격으로부터 자함을 보호하는 무기체계로 유사 시 우리 군의 피해를 최소화하기 위해 운용 간 고장없이 정상적으로 임무를 수행하여야 한다. 기만기는 운영 특성 상 내부로 해수가 유입되면 정상적인 임무 수행이 불가하기 때문에 운용환경을 고려하여 외부로부터 해수유입 방지를 위한 완벽한 기밀이 요구된다. 일반적으로 기만기의 수밀성능 확보를 위해 고무재질의 오링을 사용하는데 이러한 고무재질의 제품들은 시간의 경과와 주변 환경의 영향을 받아 노화되어 고무 초기 특성이 상실되어진다. 따라서 요구되는 수밀성능을 유지하기 위해 오링에 대한 정비 또는 교체가 필수적이다. 본 논문에서는 기만기에 사용되는 오링의 대표적인 물성 지표인 경도와 신장률 값을 기준으로 오링의 가속수명시험 수행을 통한 시험데이터를 바탕으로 적합한 정비주기를 선정하는 것을 목적으로 한다. 기만기 수밀성능을 보장하기 위해 사용되는 오링의 재질은 NBR(Nitrile Butadiene Rubber)로써, 선행 연구 자료를 참고하여 주요 고장 환경 인자를 온도로 선정하였으며, 고장의 기준은 대상 제품이 가지는 물성 값 중 경도와 신장률이 초기 대비 50%까지 저하되는 시점으로 선정하였다. 또한 시험에 사용되는 시편 준비 및 물성 값 측정방법은 KS M 6518 규격을 참고하여 진행하였다. 시험결과는 컴퓨터 프로그램을 통해 분석하여 기만기에 적용되는 오링의 수명을 예측하였으며, 이를 통해 오링에 대한 정비주기를 산출하였다. A decoy is a weapon system that can protect vessels from an enemy"s torpedo. Thus, the decoy should be able to operate in the field without any failure. Because the decoy can be inoperable once its sealing is broken and water permeates inside the system, the hermetic sealing capability considering the operational environment is mandatory. To be hermetically sealed, a rubber-type O-ring is generally used in a decoy system. The sealed performance of rubber-type products, however, tends to age and deteriorate with time. Therefore, the O-ring needs to be maintained or changed periodically. This paper proposes a method to estimate the proper maintenance period using the hardness and elongation percentage, which represents the performance of the O-ring product and test data from Accelerated Life Test (ALT) of the product. The O-ring used in this paper is a NBR type, and the temperature was chosen to be the main accelerating factor as referenced in many studies. The criteria for the failure of the O-ring was set for the product to be 50% degraded compared to the initial performance. In addition, the Korean standard KS M 6518 was adopted and referenced for the preparation of test samples and the calculation of estimates. The O-ring"s predicted life was simulated by analyzing the test results from a computer program, and the optimized maintenance period for the product was determined.
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